在没有聚集的层状钛酸盐薄膜透明的层间金纳米粒子的原位合成

摘要

在这里，我们提出了一个协议为原位合成层状钛酸盐薄膜的夹层空间内的黄金纳米粒子（纳米金）的无金纳米颗粒的聚集。即使4个月后没有观察到的光谱变化。合成的材料已预期在催化，光催化，并具有成本效益的电浆设备的开发应用程序。

摘要

金属氧化物半导体和金纳米粒子 （AuNPs） 的组合已被研究为新型材料。本文研究了半导体层状二氧化钛纳米片 （TNS） 薄膜层间空间内 AuNPs 的原位合成。制备了两种类型的中间膜 （即含有甲基紫精 （TNS/MV²⁺） 和 2-铵乙硫醇 （TNS/2-AET⁺）的 TNS 膜）。将两层中间膜浸泡在四氯乙酸 （HAuCl₄） 水溶液中，从而在 TNS 膜的层间空间内容纳了大量的 Au（III） 物质。然后将获得的两种薄膜浸泡在四氢硼酸钠 （NaBH₄） 水溶液中，此时薄膜的颜色立即从无色变为紫色，表明在 TNS 夹层内形成了 AuNPs。当仅使用 TNS/MV²⁺ 作为中间膜时，薄膜颜色在 30 min 内逐渐由金属紫色变为尘紫色，表明发生了 AuNPs 的聚集。相比之下，使用 TNS/2-AET⁺ 中间膜抑制了这种颜色变化，并且 AuNPs 稳定了 4 个月以上，AuNPs 的特征消光（吸收和散射）带证明了这一点。

引言

各种贵金属纳米颗粒（的MNP）表现出特征的颜色或色调由于它们的局域型表面等离子体共振（LSPR）特性;因此，的MNP可以各种光学和/或光化学应用^1-4中使用。最近，金属氧化物半导体（MOS）的光催化剂，如二氧化钛（TiO _2）和的MNP，组合已被彻底研究作为新型光催化剂^5-14。然而，在许多情况下，存在该MOS表面上非常少量的MNP的，因为大多数的MOS颗粒具有相对低的表面积。另一方面，层状金属氧化物半导体（LMOSs）显示出光催化性能，还具有大的表面积，典型地几百平方米每一个LMOS ^15-17的单位为g。此外，各种LMOSs具有插层性质（ 即，各种化学物质可被容纳他们的膨胀和大中间层的空间内^）15-20。因此，具有的MNP和LMOSs的组合，预期相对大量的MNP都与半导体光催化剂杂交。

我们已经报道了铜纳米粒子^{（CuNPs）21}改性活生物体的夹层空间内的原位合成第一，通过非常简单的步骤透明薄膜（二氧化钛纳米片TNS ^16-30）。然而，尚未报道的合成方法的细节和其他贵金属的MNP和TNS杂种的表征。此外，TNS层内的CuNPs很容易被氧化和环境条件下^，21脱色。因此，我们集中于金粒子（AuNPs），因为金纳米粒子被广泛用于各种光学，光化学，和催化....

方案

注意:化学品和解决方案时一定要小心。按照相应的安全实践和戴手套，眼镜和白大褂在任何时候。要知道，相比于他们的对手散装纳米材料可能有额外的危害。

1.摄政的制备

1. 制备通过溶解0.0012克1,1'-二甲基-4,4'-双吡啶鎓二氯化物的甲基紫精的水溶液;在20毫升水中，得到0.2mM的MV ^2+（甲基紫精的MV ^2+）。
2. 通过在10毫升的水0.1050克金（Ⅲ）四氯化三水合物（氯金酸_{4•3H 2} O） _的溶解，得到25mM的氯金酸₄准备金（Ⅲ）氯化物水溶液。
3. 制备通过溶解0.03844克四氢硼酸钠在10毫升水的硼氢化钠水溶液（加入NaBH _4），得到100毫加入NaBH _4。
4. 准备由dissolv 2- ammoniumethanethiol水溶液ING0.2985克在25ml水中2- ammoniumethanethiol氯化物盐（2-AET ^+），得到100毫摩尔2- AET ^+。

2. TNS胶体悬浮液的合成

注:二氧化钛纳米片（TNS的Ti _0.91 O _2），分别按照既定的程序制备先前<....

结果

两种类型的前体薄膜在该研究中使用（ 即，具有和不具有所述保护试剂（2-AET ^+）TNS的夹层内）。在没有2-AET ^+，1,1'-二甲基-4,4'-双吡啶鎓二氯化物（甲基紫精; MV ^2+）作为中间层的空间的膨胀，因为MV ²⁺含LMOSs已经常用作在来宾交换方法的中间体用于制备LMOSs ^{16,17,21,33-36。}

金纳米粒子的合成，而不2 AET ⁺

以获得金（Ⅲ）插TNS（TNS /金（III））膜，MV ²⁺插TNS（TNS / MV ^{2+）21,24,25,27,29}膜在氯金酸的水溶液浸渍₄

讨论

这个手稿提供了原位合成TNS膜的层间空间内金粒子（AuNPs）的详细协议。这是在原位合成TNS的层间空间内金纳米粒子的第一份报告。此外，我们发现，2-AET ⁺作品作为TNS的夹层内的AuNPs有效的保护试剂。这些方法杂交金纳米粒子和TNS透明薄膜。 TNS膜具有良好的光学透明性²¹是通过烧结工艺（S-TNS膜）合成，如在协议部分呈现。烧结过程重复所需的完全除去有机杂质。当有机杂质仍然存在，电影变成暗灰色。在此，烧结工艺重复两次作为典型的运行;然而，进一步的重复是允许的。

我们成功地合成金纳米粒子含有，使用两个intermediat分层TNS电影Ë薄膜（ 即 TNS / MV ²⁺和TNS / 2 ⁺ AET电影）。两个中间膜浸泡在水_氯金酸溶液中，相当数量的黄金品种（一个金原子的空间占用是1.47-1.61纳米^2）被安置在TNS膜的夹层空间内。这表明，在MV ²⁺和2- AET.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
甲基紫精二氯化	Aldrich Chemical  Co.， Inc.	1910-42-5
四丁基氢氧化铵	TCI	T1685
碳酸铯	关东化学股份有限公司	07184-33
锐钛钛二氧ide	石原产业有限公司	ST-01
盐酸	Junsei Chemical Co.， Ltd.	20010-0350
氢氧化钠	Junsei Chemical Co.， Ltd.	195-13775
四氯氧（III） 酸三水合	Kanto Chemical Co.， Inc.	17044-60
四氢硼酸钠	Junsei Chemical Co.， Ltd.	39245-1210
2-铵乙硫醇盐酸盐	TCI	A0296
超纯水 （0.056 µS/cm）			Milli-Q 净水系统 （Direct-Q® 3UV， Millipore）
显微镜载玻片（厚度：1.0–1.2 mm）	Matsunami glass Co.， Ltd. （松波玻璃有限公司）